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JP2556031B2 - SPECT image reconstruction device - Google Patents
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JP2556031B2 - SPECT image reconstruction device - Google Patents

SPECT image reconstruction device

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JP2556031B2
JP2556031B2 JP62107151A JP10715187A JP2556031B2 JP 2556031 B2 JP2556031 B2 JP 2556031B2 JP 62107151 A JP62107151 A JP 62107151A JP 10715187 A JP10715187 A JP 10715187A JP 2556031 B2 JP2556031 B2 JP 2556031B2
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projection
standardized
projection data
sinogram
correction matrix
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

この発明は、SPECT(シングルフォトンエミッション
コンピュータトモグラフィ)画像再構成装置に関し、特
に、胸部の心筋を検査部位とするときなどの、不均一な
吸収体が存在するときの吸収補正を行うSPECT画像再構
成装置に関する。
The present invention relates to a SPECT (single photon emission computer tomography) image reconstruction apparatus, and in particular, a SPECT image reconstruction apparatus that performs absorption correction in the presence of a non-uniform absorber such as when the examination region is the myocardium of the chest. Concerning component devices.

【従来の技術】[Prior art]

SPECT画像再構成装置においては、被検体中のRI(ラ
ジオアイソトープ)から放射された放射線が体内の吸収
体で吸収されるため、その補正を行う必要がある。この
吸収補正の方法としては、Serenson JA:Quantitative m
easurement of radioactivity in vivo by whole−body
counting.In Instrumentation in Nuclear Medicine.v
ol.2,Hine GJ,Serenson JA,eds.New York,AcademicPres
s,1974,pp311−348や、Chang LT:A method for attenua
tion correction in radionuclide computed tomograph
y.IEEE Trans Nucl Sci NS−25:638−643,1978や、Tana
ka E,Toyama H,Murayama H:Convolutional image recon
struction for quantitative single photon emission
computed tomography.Phys Med Biol 29:1489−1500,19
84などに代表される均一吸収体を仮定した吸収補正法が
知られている。 他に、逐次近似による吸収補正法(Budinger1980)も
また知られている。
In the SPECT image reconstruction device, the radiation emitted from the RI (radioisotope) in the subject is absorbed by the absorber inside the body, so it is necessary to correct it. Serenson JA: Quantitative m
measurement of radioactivity in vivo by whole-body
counting.In Instrumentation in Nuclear Medicine.v
ol.2, Hine GJ, Serenson JA, eds.New York, Academic Pres
s, 1974, pp311-348 and Chang LT: A method for attenua
tion correction in radionuclide computed tomograph
y.IEEE Trans Nucl Sci NS-25: 638-643,1978 and Tana
ka E, Toyama H, Murayama H: Convolutional image recon
construction for quantitative single photon emission
computed tomography.Phys Med Biol 29: 1489-1500,19
An absorption correction method that assumes a uniform absorber represented by 84 is known. In addition, the absorption correction method by successive approximation (Budinger 1980) is also known.

【発明が解決しようとする問題点】[Problems to be Solved by the Invention]

しかし、通常用いられている吸収補正法は、Tanakaら
のRPC法に基づく規格化投影(centered projection)な
ど、体表輪郭によらない一様な吸収体空間で処理を行う
ものであり、実際の不均一吸収体とは異なるため、誤差
が生じる。たとえば、不均一な吸収体よりなる胸部の心
筋SPECT画像を得る場合に、この吸収補正法を適用する
と、絶対値の乖離、画像の歪、ハックグラウンドの増強
などの問題が現れる。 逐次近似による吸収補正法は、このような問題点を解
決できるが、計算時間が長く、実用性に問題がある。 この発明は、RPC法による規格化投影を行った投影デ
ータに対し補正マトリクスにより補正することによっ
て、不均一吸収体による誤差を補正し、簡便で且つ精度
の高い、実用的な吸収補正を行うことができるSPECT画
像再構成装置を提供することを目的とする。
However, the absorption correction method that is usually used is one that performs processing in a uniform absorber space that does not depend on the body surface contour, such as standardized projection (centered projection) based on the RPC method of Tanaka et al. Since it is different from the nonuniform absorber, an error occurs. For example, when the myocardial SPECT image of the chest composed of a non-uniform absorber is applied, this absorption correction method causes problems such as deviation of absolute value, image distortion, and enhancement of hack ground. Although the absorption correction method by successive approximation can solve such a problem, it has a long calculation time and has a problem in practicability. The present invention corrects an error due to a non-uniform absorber by correcting the projection data which has been subjected to the standardized projection by the RPC method with a correction matrix, thereby performing a simple and highly accurate absorption correction. It is an object of the present invention to provide a SPECT image reconstruction device capable of performing the above.

【問題点を解決するための手段】[Means for solving problems]

この発明は、投影データに対しRPC法による規格化投
影処理を行う手段と、逆投影法による画像再構成手段と
を有するSPECT画像再構成装置において、所定の検査部
位における標準的なRI分布と吸収体分布とから得た投影
データを上記規格化投影手段により処理して求めた第1
の規格化投影データと、この第1の規格化投影データを
用いて再構成された画像を再び投影処理して得た投影デ
ータを再度上記規格化投影手段により処理して求めた第
2の規格化投影データとの比較を各点、各角度毎に求め
て得た補正マトリクスを記憶している記憶手段と、該補
正マトリクスを実際の被検体の検査部位の状態に応じて
修正する手段と、上記規格化投影手段より得た実際の被
検体の上記検査部位に関しての規格化投影データに対し
上記修正された補正マトリクスをかけ算する手段とを備
えさせたことを特徴とする。
The present invention is a SPECT image reconstructing apparatus having means for performing a standardized projection process on projection data by the RPC method and image reconstructing means by the back projection method, and a standard RI distribution and absorption at a predetermined examination site. The first obtained by processing the projection data obtained from the body distribution and the standardized projection means.
Of the standardized projection data and the projection data obtained by projecting the image reconstructed using the first standardized projection data again by the standardized projection means to obtain the second standard. Storage means for storing a correction matrix obtained by obtaining comparisons with the converted projection data for each point and each angle; and means for correcting the correction matrix according to the state of the actual examination site of the subject, A means for multiplying the standardized projection data of the actual examination site of the subject obtained by the standardized projection means by the corrected correction matrix is provided.

【作用】[Action]

被検体の所定の検査部位における標準的なRI分布と吸
収体分布とを用いて、再投影処理により投影データ(サ
イノグラム)を求め、このサイノグラムを使ってRPC法
による規格化投影を行い、規格化投影処理を受けたサイ
ノグラムから逆投影法により画像を再構成する。 このRPC法による規格化投影処理は、体表輪郭によら
ない均一吸収体を仮定しているため、上記の吸収体分布
が存在することにより誤差が必然的に含まれることにな
る。この誤差を含む、第1回目の規格化投影処理後のサ
イノグラムをC1とする。 つぎに上記の再構成された画像を、上記の吸収体分布
を前提にして再投影し、再びサイノグラムを得る。そし
て、このサイノグラムに対しRPC法による規格化投影処
理を行う。この第2回目の規格化投影処理後のサイノグ
ラムをC2とすると、このC2も、RPC法による規格化投影
が上記の吸収体分布とは異なる一様吸収体を仮定してい
るため、誤差を含むことになる。 ここで、上記の吸収体分布に応じた規格化投影が行わ
れて誤差を含まない規格化投影後のサイノグラムが得ら
れたと仮定したときのサイノグラムをC0とすると、第1
回目の吸収補正によってもたらされた誤差は、 C1−C0 と表すことができる。 第2回目の吸収補正によってもたらされる誤差は、 C2−C1 であり、2回の吸収補正のそれぞれにおいて入り込む誤
差は同じであると考えられるので、 C1−C0=C2−C1 となる。これより、 C0=2C1−C2 であるから、 F=2−C2/C1 なるFを求め、一様吸収体を仮定するRPC法による規格
化投影によって処理したサイノグラムにこのFをかけ算
すれば、誤差を補正することができる。 そこで、上記のFをサイノグラムの各点、各角度毎に
求めて補正マトリクスを予め得ておき、記憶させておい
て、実際の被検体の投影データが得られた時、これに対
しまず一様吸収体を仮定するRPC法による規格化投影を
行ってサイノグラムを得、このサイノグラムに、上記の
補正マトリクスを実際の検査部位の状態に応じて修正し
た上で乗じることによって、不均一な吸収体の影響を除
いて精度の高い吸収補正を行うことができる。
The projection data (sinogram) is obtained by the reprojection process using the standard RI distribution and absorber distribution at the prescribed inspection site of the subject, and standardization projection is performed by the RPC method using this sinogram, and standardization is performed. An image is reconstructed from the sinogram subjected to the projection process by the back projection method. Since the standardized projection processing by the RPC method assumes a uniform absorber that does not depend on the body surface contour, an error is inevitably included due to the existence of the absorber distribution. The sinogram including the error after the first standardized projection processing is C1. Next, the reconstructed image is reprojected on the premise of the absorber distribution to obtain a sinogram again. Then, standardized projection processing by the RPC method is performed on this sinogram. Let C2 be the sinogram after this second standardized projection processing, and this C2 also contains an error because the standardized projection by the RPC method assumes a uniform absorber different from the above absorber distribution. It will be. Here, if a sinogram is assumed to be C0 when it is assumed that the normalized projection according to the above absorber distribution is performed to obtain a sinogram after normalized projection that does not include an error,
The error introduced by the second absorption correction can be expressed as C1-C0. The error caused by the second absorption correction is C2-C1, and the error that is introduced in each of the two absorption corrections is considered to be the same, so C1-C0 = C2-C1. From this, since C0 = 2C1-C2, F = 2-C2 / C1 is obtained, and if F is multiplied by the sinogram processed by the normalized projection by the RPC method assuming a uniform absorber, the error is Can be corrected. Therefore, when the above-mentioned F is obtained for each point and each angle of the sinogram, the correction matrix is obtained and stored in advance, and when the actual projection data of the subject is obtained, first of all, it is uniform. By performing standardized projection by the RPC method assuming an absorber, a sinogram is obtained, and this sinogram is corrected by the above correction matrix according to the actual state of the examination site and then multiplied to obtain a non-uniform absorber. Absorption correction with high accuracy can be performed by removing the influence.

【実 施 例】【Example】

図に示すこの発明の一実施例において、シングルフォ
トン放出性核種のRIが投与された実際の被検体(患者)
から放射されるガンマ線を検出して収集した各角度毎の
投影データ(サイノグラム)がデータ収集メモリ1に格
納されている。このサイノグラムは規格化投影装置2に
より、RPC法に基づく規格化投影処理を受けた後、かけ
算器5に送られる。 他方、補正マトリクスメモリ3には予め標準的な補正
マトリクスが記憶されており、これが修正演算処理装置
4において実際の被検体の状態、たとえば心筋の中心位
置、大きさに応じて修正される。 この修正された補正マトリクスはかけ算器5に送られ
て、上記の規格化投影処理後のサイノグラムにかけ算さ
れ、その後画像再構成処理装置6に送られて重畳積分及
び逆投影処理がなされるとともに、RPC法による後処理
が行われて被検体の体内のRI分布画像が再構成される。 ここで、修正マトリクスメモリ3に予め格納される標
準的な補正マトリクスは次のようにして求められる。た
とえば、胸部などの所定の検査部位に関するNMR(核磁
気共鳴)画像をトレースすることによりRIの分布画像と
吸収体の分布画像とを作り、所定の検査部位に関するシ
ミュレーションモデルを作成する。このシミュレーショ
ンモデルとして、RI分布画像を吸収体分布を考慮して再
投影処理することにより得たサイノグラムを用いる。こ
のサイノグラムを規格化投影処理2によりRPC法にした
がって規格化投影処理し、この規格化投影処理後のサイ
ノグラムから逆投影法によりRI分布画像を再構成する。
つぎにこのRI分布画像を再び上記の吸収体分布を考慮し
て再投影処理し、サイノグラムを作り、このサイノグラ
ムを再度RPC法に基づく規格化投影処理する。第1回目
の規格化投影で得たサイノグラムをC1、第2回目の規格
化投影で得たサイノグラムをC2とし、 F=2−C2/C1 なる演算を行って、Fをサイノグラムの各点、各角度に
つきそれぞれ求める。こうして標準的な補正マトリクス
が求められる。なお、実際にはさらに補正マトリクスの
平滑化を行った後、メモリ3に格納する。 この補正マトリクスは特定の検査部位についての標準
的なものであるから、実際の被検体に関して適用すると
きは、修正演算処理装置4において、たとえば、心筋SP
ECT画像を再構成する場合、心筋の中心位置や大きさな
どに応じて修正する。そして、実際の被検体について得
たサイノグラムを規格化投影装置2でRPC法に基づいて
規格化投影したサイノグラムに対し、かけ算器5で、こ
の修正された補正マトリクスをかけ算すれば、不均一な
吸収体による誤差を取り除くことができる。
In one embodiment of the present invention shown in the figure, the actual subject (patient) to which the single photon-emitting nuclide RI was administered
Projection data (sinogram) for each angle, which is obtained by detecting and collecting gamma rays emitted from, is stored in the data collection memory 1. This sinogram is subjected to a standardized projection process based on the RPC method by the standardized projection device 2, and then sent to the multiplier 5. On the other hand, a standard correction matrix is stored in advance in the correction matrix memory 3, and the correction matrix memory 3 corrects the standard correction matrix according to the actual state of the subject, for example, the central position and size of the myocardium. This corrected correction matrix is sent to the multiplier 5, is multiplied by the sinogram after the above-mentioned standardized projection processing, and is then sent to the image reconstruction processing device 6 to be subjected to superposition integration and back projection processing, and Post-processing by the RPC method is performed to reconstruct the RI distribution image inside the body of the subject. Here, the standard correction matrix stored in advance in the correction matrix memory 3 is obtained as follows. For example, by tracing an NMR (nuclear magnetic resonance) image of a predetermined examination site such as the chest, an RI distribution image and an absorber distribution image are created, and a simulation model of the predetermined examination site is created. As this simulation model, a sinogram obtained by reprojecting the RI distribution image in consideration of the absorber distribution is used. This sinogram is standardized by the standardized projection process 2 according to the RPC method, and the RI distribution image is reconstructed from the sinogram after the standardized projection process by the back projection method.
Next, this RI distribution image is re-projected again considering the above-mentioned absorber distribution to create a sinogram, and this sinogram is again subjected to standardized projection processing based on the RPC method. Let C1 be the sinogram obtained by the first standardized projection and C2 be the sinogram obtained by the second standardized projection, and perform an operation of F = 2-C2 / C1 to calculate F at each point of the sinogram. Find each angle. Thus, a standard correction matrix is obtained. Note that the correction matrix is actually further smoothed and then stored in the memory 3. Since this correction matrix is a standard one for a specific examination site, when the correction matrix is applied to the actual subject, for example, in the correction arithmetic processing unit 4, for example, the myocardial SP
When reconstructing an ECT image, it is corrected according to the center position and size of the myocardium. Then, if the sinogram obtained by normalizing the sinogram obtained for the actual subject by the normalization projection device 2 based on the RPC method is multiplied by the corrected correction matrix by the multiplier 5, the nonuniform absorption is obtained. You can eliminate the error caused by the body.

【発明の効果】【The invention's effect】

この発明のSPECT画像再構成装置によれば、RPC法によ
る規格化投影処理を行った投影データを、補正マトリク
スにより補正することによって、不均一吸収体による誤
差を補正することができる。したがって、特に、不均一
吸収体の多い胸部の心筋SPECT画像に最適な、簡便で且
つ精度の高く、実用的な吸収補正を行うことができる。
According to the SPECT image reconstructing apparatus of the present invention, the error due to the nonuniform absorber can be corrected by correcting the projection data that has been subjected to the standardized projection processing by the RPC method with the correction matrix. Therefore, in particular, it is possible to perform simple, highly accurate, and practical absorption correction, which is most suitable for the myocardial SPECT image of the chest with many non-uniform absorbers.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

図はこの発明の一実施例のブロック図である。 1……データ収集メモリ、2……規格化投影装置、3…
…補正マトリクスメモリ、4……修正演算処理装置、5
……かけ算器、6……画像再構成処理装置。
The figure is a block diagram of an embodiment of the present invention. 1 ... Data collection memory, 2 ... Standardized projection device, 3 ...
... correction matrix memory, 4 ... correction processing unit, 5
…… Multiplier, 6 …… Image reconstruction processor.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】投影データに対しRPC法による規格化投影
処理を行う手段と、逆投影法による画像再構成手段とを
備えるSPECT画像再構成装置において、所定の検査部位
における標準的なRI分布と吸収体分布とから得た投影デ
ータを上記規格化投影手段により処理して求めた第1の
規格化投影データと、この第1の規格化投影データを用
いて再構成された画像を再び投影処理して得た投影デー
タを再度上記規格化投影手段により処理して求めた第2
の規格化投影データとの比較を各点、各角度毎に求めて
得た補正マトリクスを記憶している記憶手段と、該補正
マトリクスを実際の被検体の検査部位の状態に応じて修
正する手段と、上記規格化投影手段より得た実際の被検
体の上記検査部位に関しての規格化投影データに対し上
記修正された補正マトリクスをかけ算する手段とを有す
ることを特徴とするSPECT画像再構成装置。
1. A SPECT image reconstructing apparatus comprising means for performing a standardized projection process on projection data by an RPC method and image reconstructing means by a back projection method, and a standard RI distribution at a predetermined examination site. The first standardized projection data obtained by processing the projection data obtained from the absorber distribution with the standardized projection means and the image reconstructed using the first standardized projection data are projected again. The projection data obtained by processing the projection data again by the standardized projection means
Storage means for storing a correction matrix obtained by obtaining the comparison with the standardized projection data for each point and each angle, and means for correcting the correction matrix according to the state of the actual examination site of the subject. And a means for multiplying the standardized projection data on the actual examination site of the subject to be obtained by the standardized projection means by the corrected correction matrix.
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JP4709237B2 (en) * 1998-08-26 2011-06-22 富士フイルム株式会社 Radiation image detection device
JP5437997B2 (en) * 2007-05-24 2014-03-12 サージックアイ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Image generating apparatus and method for radioactive imaging

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